道法自然，一直是科學家們獲得靈感并開展相關研究及應用的重要途徑。其中，如何通過人工模擬光合作用實現二氧化碳轉化，就是備受關注的方向之一。
從中國科學院地球環境研究所獲悉，該所空氣凈化新技術團隊(AirPNT)受植物光合作用啟發，研究提出一種實現二氧化碳與水協同轉化的通用策略，在此基礎上研發出規模化轉化二氧化碳的通用性方案，為助力實現清潔能源、“雙碳”(碳達峰、碳中和)目標提供了可行技術路徑。
研發團隊介紹說，植物通過光合作用，巧妙地將結構簡單的二氧化碳和水轉化為復雜的養分分子，為人類借助化學手段實現溫室氣體二氧化碳的資源化利用提供了自然范例。然而，人工模擬光合作用的過程仍面臨科學挑戰，其關鍵瓶頸在于：光激發功能材料所產生的電子(用于還原二氧化碳)與空穴(用于氧化水)壽命極短，難以實現二者反應的同步與持續進行。
在本項研究中，研發團隊模擬植物暫存光生電子的生理機制，創新設計出一種電子存儲路徑，通過定向設計、制備材料結構，使其能夠在光照時儲存電子，并在需要時精準釋放，從而實現對二氧化碳與水反應速率和程度的精確調控。
基于這一思路，研發團隊成功構建出具有電子存儲功能的銀修飾三氧化鎢材料，通過將其與催化活性組分酞菁鈷復合進行驗證，測得二氧化碳轉化效率較純酞菁鈷提升了近百倍。同時，新方案具備良好的通用性與適用性，可根據實際需求構建多種結構適配的復合催化劑體系。更重要的是，該方案在自然光條件下運行穩定，為利用太陽能規模化轉化二氧化碳、生產一氧化碳和甲烷等清潔能源提供了可行的技術路徑。
據悉，這項二氧化碳資源化利用取得重要突破性的進展，由中國科學院地球環境研究所獲悉空氣凈化新技術團隊與合作者共同完成，相關論文近日在國際學術期刊《自然-通訊》上線發表。
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